CN112192941B - 一种蜡丝网印刷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蜡丝网印刷机，包括机架、竖架、印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构，所述机架上方设有印刷平台，所述竖架竖直地安装于机架上方，竖架上设有水平移动机构，竖直移动机构安装在水平移动机构上，所述竖直移动机构夹持蜡棒和刮蜡板，所述印刷平台位于竖直移动机构的下方，机架上还固定有控制面板。本蜡丝网印刷机打破了微流控芯片自动丝网印蜡的空白，具有自动化程度高，印刷均匀高效，产品一致性好的技术特点，本发明加工范围广泛，通过滑动调整传感器位置，可适配不同的芯片与丝印网版形状。

Description

一种蜡丝网印刷机

技术领域

本发明涉及印刷设备技术领域，特别涉及一种用微流控芯片进行疏水通道印刷的蜡丝网印刷机。

背景技术

20世纪80年代，微流控技术逐渐兴起，它最初被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip)或“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems)，利用在芯片上构建通道，将生物、化学、医学的复杂分析过程转移到一块芯片上，具有试剂消耗量少、通量高、成本低廉等优势。而阻碍微流控技术发展的最大瓶颈仍然是加工制造上的问题。

现有技术中，授权公告号为CN104226389B的中国发明专利，公开了一种布基微流控分析芯片的蜡网印加工方法，该方法包括以下步骤：将棉布置于容器中，加水，煮沸；将棉布取出，晾干水分，放入另一容器中，加入碳酸钠溶液浸泡；然后将棉布取出，用水冲洗后晾干；将处理后的棉布平铺在平台上，把具有设计图案的丝网印刷网板覆盖在棉布之上，涂蜡，碾磨；然后将网板和棉布一起烘烤，烘烤完毕将棉布与网板分离，即得到布基微流控分析芯片。上述技术有以下缺陷：手工在丝印网版上涂蜡并碾磨，其加工涂布均匀性差，无法达到产品一致性要求，且手工加工效率低下，时间成本高，无法实现大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蜡丝网印刷机，能够快速高效地实现固体蜡在微流控芯片表面印刷疏水通道，实现微流控芯片大规模生产。

本发明的技术方案为：一种蜡丝网印刷机，包括机架、竖架、印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构，所述机架上方设有印刷平台，所述竖架竖直地安装于机架上方，竖架上设有水平移动机构，竖直移动机构安装在水平移动机构上，所述竖直移动机构夹持蜡棒和刮蜡板，所述印刷平台位于竖直移动机构的下方，机架上还固定有控制面板。其中，控制面板控制印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构的运行，控制面板上设有按钮，还有安全按钮设计，如有意外可迅速停机，保证了操作人员的安全。

所述印刷平台包括底板、位置调节机构、网版托盘、镜面不锈钢板和丝印网版，所述底板与机架固定连接，底板上还设有位置调节机构，位置调节机构与网板托盘连接，所述网版托盘上方通过螺栓固定经过抛光的镜面不锈钢板，镜面不锈钢板上方设有丝印网版、抱紧气缸和固定的角码，所述抱紧气缸将丝印网版顶至角码处以锁紧。其中，通过采取上述技术方案，使得透过丝印网版和芯片基底的少量蜡易于清理。抱紧气缸和角码共同锁紧丝印网版，印刷时无需手动操作锁定丝印网版，在按下预备按钮后由抱紧气缸自动缩紧丝印网版，方便可靠；抱紧气缸的端面采用硅胶垫，增加了对丝印网版的摩擦力，避免丝印网版在工作中发生移动。

所述位置调节机构包括双光轴丝杆导轨和步进电机，所述双光轴丝杆导轨与步进电机连接，双光轴丝杆导轨的侧面滑槽上安装有第一位置传感器，所述双光轴丝杆导轨的滑块通过销子与网版托盘连接，所述双光轴丝杆导轨的轴线方向与水平移动机构的移动方向垂直。其中，通过采取上述技术方案，解决了小直径蜡棒只能实现线涂布的问题，通过位置调节机构控制丝印网版前后运动与水平移动机构控制蜡棒左右运动的叠加，实现了完整的面涂布。

所述位置调节机构还包括第一光轴导轨和第二光轴导轨，所述第一光轴导轨、第二光轴导轨和双光轴丝杆导轨平行地设置在底板上，第一光轴导轨和第二光轴导轨位于双光轴丝杆导轨的两侧，所述第一光轴导轨和第二光轴导轨的滑块通过螺栓与网版托盘的边缘连接。其中，通过采取上述技术方案，第一光轴导轨和第二光轴导轨与网版托盘边缘连接，平衡了负载，降低了运行过程中蜡棒和刮蜡板对网版托盘的冲击力对运行稳定性造成的影响。

所述水平移动机构包括横向固定板和无杆气缸，所述横向固定板固定安装在竖架上，无杆气缸的两端与横向固定板连接，无杆气缸上设有第二位置传感器，竖直移动机构通过销子与无杆气缸的连接片连接。其中，双光轴丝杆导轨的轴线方向与无杆气缸连接片的移动方向垂直。

所述水平移动机构还包括第三光轴导轨和第四光轴导轨，所述第三光轴导轨和第四光轴导轨的两端与横向固定板连接，竖直移动机构与第三光轴导轨和第四光轴导轨的滑块连接。其中，第三光轴导轨、第四光轴导轨与无杆气缸组合使用，共同挂载并驱动气缸固定架，避免了工作过程中存在的垂直于无杆气缸运动方向上的拉力对无杆气缸寿命造成的影响。

所述竖直移动机构包括气缸固定架、螺纹连接杆、第一SDA气缸、第二SDA气缸、第一金属轴滑动架和第二金属轴滑动架，所述第一SDA气缸和第二SDA气缸竖直地安装在气缸固定架上，所述第一SDA气缸的输出端与螺纹连接杆连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母与第一金属轴滑动架连接，所述第二SDA气缸的输出端与螺纹连接杆连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母与第二金属轴滑动架连接。其中，通过采取上述技术方案，螺纹连接杆与第一金属轴滑动架、第二金属轴滑动架之间的浮动间隙保证了第一SDA气缸和第二SDA气缸不受垂直于活塞杆的径向作用力破坏，延长了SDA气缸的使用寿命。

所述第一金属轴滑动架与蜡棒夹持器基座和锁紧块连接，所述蜡棒夹持器基座和锁紧块之间形成夹持蜡棒的空间，蜡棒夹持器基座和锁紧块上设有三角牙型的螺纹孔，通过一组螺栓和手拧螺母锁紧蜡棒，所述固体的蜡棒作为涂布材料。其中，通过采取上述技术方案，夹紧蜡棒，避免了在印刷过程中蜡棒受压力而滑动的问题。采用固体蜡棒，避免了传统液体蜡或者熔融石蜡在印刷过程中洇渗扩散到芯片基底的非印刷区域，大大提升了印刷质量。

所述第二金属轴滑动架与垂直连接板相连，垂直连接板通过螺栓连接刮蜡板，所述刮蜡板的刃口与竖直方向的倾角为10-20°，刮蜡板的刃口经过磨圆并抛光。其中，通过采取上述技术方案，使得丝印网版在印刷过程中不被刮蜡板刮破，延长了丝印网版寿命，同时刃口倾角有利于刮蜡板排屑；刮蜡板与垂直连接板通过螺栓连接，以便于微调其角度，提升刮除余蜡效果。

所述机架底部的四角通过螺纹连接万向地脚。其中，通过采取上述技术方案，使机体更加平稳的摆放于各种表面，同时易于调平。

本蜡丝网印刷机需要对微流控芯片印刷疏水通道时，将芯片基底放置于镜面不锈钢板上，将丝印网版放置于芯片基底之上，按下控制面板的预备按钮，抱紧气缸自动抱紧丝印网版，锁定丝印网版，同时步进电机驱动双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版移动到目标位置；按下启动按钮，步进电机驱动双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版沿着前后方向往复移动，与此同时第一SDA气缸驱动蜡棒下压至丝印网版，无杆气缸驱动蜡棒沿着左右方向往复移动以实现在整个二维平面上均匀涂布蜡，达到设定循环次数后，蜡棒升起，同时第二SDA气缸驱动刮蜡板下压至丝印网版，无杆气缸驱动刮蜡板沿着左右方向往复移动以刮除余蜡，达到循环次数后，步进电机驱动的双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版停在初始位置，同时刮蜡板抬起，抱紧气缸松开，印刷过程完成。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本蜡丝网印刷机打破了微流控芯片自动丝网印蜡的空白，具有自动化程度高，印刷均匀高效，产品一致性好的技术特点，本发明加工范围广泛，通过滑动调整传感器位置，可适配不同的芯片与丝印网版形状。

本蜡丝网印刷机通过抱紧气缸和角码锁紧丝印网版，无需手动固定丝印网版，按下预备按钮后由抱紧气缸自动锁定丝印网版；本蜡丝网印刷机采用模块化设计，蜡棒夹持部件和刮蜡板等组件可快速更换；具备操作步骤简单，无需专业人员操作。本蜡丝网印刷机具有安全按钮设计，如有意外可迅速停机，保证了操作人员的安全。

本蜡丝网印刷机的第一光轴导轨和第二光轴导轨与网版托盘边缘连接，平衡了负载，降低了运行过程中蜡棒和刮蜡板对网版托盘的冲击力对运行稳定性造成的影响，保证了印刷效果。

本蜡丝网印刷机采用气缸控制驱动，工作压力稳定，加工均匀，产品一致性好，印刷效果好，图案边缘清晰锐利。

附图说明

图1为本蜡丝网印刷机的主视图。

图2为本蜡丝网印刷机的侧视图。

图3为本蜡丝网印刷机的俯视图。

图4为印刷平台的结构示意图。

图5为竖直移动机构的结构示意图。

图6为本蜡丝网印刷机的生产样品图。

其中，图中所示，1为万向地脚、2为控制面板、3为机架、4为底板、5为蜡棒、6为第三光轴导轨、7为第四光轴导轨、8为螺纹连接杆、9为连接片、10为垂直连接板、11为刮蜡板、12为第一光轴导轨、13为第二光轴导轨、14为第一位置传感器、15为竖架、16为丝印网版、17为气缸固定架、18为横向固定板、19为滚花螺母、20为锁紧块、21为蜡棒夹持器基座、22为手拧螺母、23为角码、24为网版托盘、25为第三光轴导轨和第四光轴导轨的滑块、26为无杆气缸、27为第二位置传感器、28为双光轴丝杆导轨、29为抱紧气缸、30为镜面不锈钢板、31为第一SDA气缸、32为第二SDA气缸、33为第二金属轴滑动架、34为第一金属轴滑动架。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种蜡丝网印刷机，如图1-3所示，包括机架3、竖架15、印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构，所述机架上方设有印刷平台，所述竖架竖直地安装于机架上方，竖架上设有水平移动机构，竖直移动机构安装在水平移动机构上，所述竖直移动机构夹持蜡棒5和刮蜡板，所述印刷平台位于竖直移动机构的下方，机架上还固定有控制面板2。其中，控制面板控制印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构的运行，控制面板上设有按钮，还有安全按钮设计，如有意外可迅速停机，保证了操作人员的安全。

如图4所示，所述印刷平台包括底板4、位置调节机构、网版托盘24、镜面不锈钢板30和丝印网版16，所述底板与机架固定连接，底板上还设有位置调节机构，位置调节机构与网板托盘连接，所述网版托盘上方通过螺栓固定经过抛光的镜面不锈钢板，镜面不锈钢板上方设有丝印网版、抱紧气缸29和固定的角码23，所述抱紧气缸将丝印网版顶至角码处以锁紧。其中，通过采取上述技术方案，使得透过丝印网版和芯片基底的少量蜡易于清理。抱紧气缸和角码共同锁紧丝印网版，印刷时无需手动操作锁定丝印网版，在按下预备按钮后由抱紧气缸自动缩紧丝印网版，方便可靠；抱紧气缸的端面采用硅胶垫，增加了对丝印网版的摩擦力，避免丝印网版在工作中发生移动。

所述位置调节机构包括双光轴丝杆导轨28和步进电机，所述双光轴丝杆导轨与步进电机连接，双光轴丝杆导轨的侧面滑槽上安装有第一位置传感器14，所述双光轴丝杆导轨的滑块通过销子与网版托盘连接，所述双光轴丝杆导轨的轴线方向与水平移动机构的移动方向垂直。其中，通过采取上述技术方案，解决了小直径蜡棒只能实现线涂布的问题，通过位置调节机构控制丝印网版前后运动与水平移动机构控制蜡棒左右运动的叠加，实现了完整的面涂布。

所述位置调节机构还包括第一光轴导轨12和第二光轴导轨13，所述第一光轴导轨、第二光轴导轨和双光轴丝杆导轨平行地设置在底板上，第一光轴导轨和第二光轴导轨位于双光轴丝杆导轨的两侧，所述第一光轴导轨和第二光轴导轨的滑块通过螺栓与网版托盘的边缘连接。其中，通过采取上述技术方案，第一光轴导轨和第二光轴导轨与网版托盘边缘连接，平衡了负载，降低了运行过程中蜡棒和刮蜡板对网版托盘的冲击力对运行稳定性造成的影响。

所述水平移动机构包括横向固定板18和无杆气缸26，所述横向固定板固定安装在竖架上，无杆气缸的两端与横向固定板连接，无杆气缸上设有第二位置传感器27，竖直移动机构通过销子与无杆气缸的连接片9连接。其中，双光轴丝杆导轨的轴线方向与无杆气缸连接片的移动方向垂直。

所述水平移动机构还包括第三光轴导轨6和第四光轴导轨7，所述第三光轴导轨和第四光轴导轨的两端与横向固定板连接，竖直移动机构与第三光轴导轨和第四光轴导轨的滑块25连接。其中，第三光轴导轨、第四光轴导轨与无杆气缸组合使用，共同挂载并驱动气缸固定架，避免了工作过程中存在的垂直于无杆气缸运动方向上的拉力对无杆气缸寿命造成的影响。

如图5所示，所述竖直移动机构包括气缸固定架17、螺纹连接杆、第一SDA气缸31、第二SDA气缸32、第一金属轴滑动架34和第二金属轴滑动架33，所述第一SDA气缸和第二SDA气缸竖直地安装在气缸固定架上，所述第一SDA气缸的输出端与螺纹连接杆8连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母19与第一金属轴滑动架连接，所述第二SDA气缸的输出端与螺纹连接杆连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母19与第二金属轴滑动架连接。其中，通过采取上述技术方案，螺纹连接杆与第一金属轴滑动架、第二金属轴滑动架之间的浮动间隙保证了第一SDA气缸和第二SDA气缸不受垂直于活塞杆的径向作用力破坏，延长了SDA气缸的使用寿命。

所述第一金属轴滑动架与蜡棒夹持器基座21和锁紧块20连接，蜡棒夹持器基座和锁紧块之间形成夹持蜡棒的空间，蜡棒夹持器基座和锁紧块上设有三角牙型的螺纹孔，通过一组螺栓和手拧螺母22锁紧蜡棒，所述固体的蜡棒作为涂布材料。其中，通过采取上述技术方案，夹紧蜡棒，避免了在印刷过程中蜡棒受压力而滑动的问题。采用固体蜡棒，避免了传统液体蜡或者熔融石蜡在印刷过程中洇渗扩散到芯片基底的非印刷区域，大大提升了印刷质量。

所述第二金属轴滑动架与垂直连接板10相连，垂直连接板通过螺栓连接刮蜡板11，所述刮蜡板的刃口与竖直方向的倾角为15°，刮蜡板的刃口经过磨圆并抛光。其中，通过采取上述技术方案，使得丝印网版在印刷过程中不被刮蜡板刮破，延长了丝印网版寿命，同时刃口倾角有利于刮蜡板排屑；刮蜡板与垂直连接板通过螺栓连接，以便于微调其角度，提升刮除余蜡效果。

所述机架底部的四角通过螺纹连接万向地脚1。其中，通过采取上述技术方案，使机体更加平稳的摆放于各种表面，同时易于调平。

本蜡丝网印刷机需要对微流控芯片印刷疏水通道时，将芯片基底放置于镜面不锈钢板上，将丝印网版放置于芯片基底之上，按下控制面板的预备按钮，抱紧气缸自动抱紧丝印网版，锁定丝印网版，同时步进电机驱动双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版移动到目标位置；按下启动按钮，步进电机驱动双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版沿着前后方向往复移动，与此同时第一SDA气缸驱动蜡棒下压至丝印网版，无杆气缸驱动蜡棒沿着左右方向往复移动以实现在整个二维平面上均匀涂布蜡，达到设定循环次数后，蜡棒升起，同时第二SDA气缸驱动刮蜡板下压至丝印网版，无杆气缸驱动刮蜡板沿着左右方向往复移动以刮除余蜡，达到循环次数后，步进电机驱动的双光轴丝杆导轨带动网版托盘、镜面不锈钢板、芯片基底、丝印网版停在初始位置，同时刮蜡板抬起，抱紧气缸松开，印刷过程完成。如图6所示，为本蜡丝网印刷机的生产样品图。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (4)

1.一种蜡丝网印刷机，其特征在于，包括机架、竖架、印刷平台、水平移动机构和竖直移动机构，所述机架上方设有印刷平台，所述竖架竖直地安装于机架上方，竖架上设有水平移动机构，竖直移动机构安装在水平移动机构上，所述竖直移动机构夹持蜡棒和刮蜡板，所述印刷平台位于竖直移动机构的下方，机架上还固定有控制面板；

所述印刷平台包括底板、位置调节机构、网版托盘、镜面不锈钢板和丝印网版，所述底板与机架固定连接，底板上还设有位置调节机构，位置调节机构与网板托盘连接，所述网版托盘上方通过螺栓固定经过抛光的镜面不锈钢板，镜面不锈钢板上方设有丝印网版、抱紧气缸和固定的角码，所述抱紧气缸将丝印网版顶至角码处以锁紧；

所述位置调节机构包括双光轴丝杆导轨和步进电机，所述双光轴丝杆导轨与步进电机连接，双光轴丝杆导轨的侧面滑槽上安装有第一位置传感器，所述双光轴丝杆导轨的滑块通过销子与网版托盘连接，所述双光轴丝杆导轨的轴线方向与水平移动机构的移动方向垂直；

所述位置调节机构还包括第一光轴导轨和第二光轴导轨，所述第一光轴导轨、第二光轴导轨和双光轴丝杆导轨平行地设置在底板上，第一光轴导轨和第二光轴导轨位于双光轴丝杆导轨的两侧，所述第一光轴导轨和第二光轴导轨的滑块通过螺栓与网版托盘的边缘连接；

所述竖直移动机构包括气缸固定架、螺纹连接杆、第一SDA气缸、第二SDA气缸、第一金属轴滑动架和第二金属轴滑动架，所述第一SDA气缸和第二SDA气缸竖直地安装在气缸固定架上，所述第一SDA气缸的输出端与螺纹连接杆连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母与第一金属轴滑动架连接，所述第二SDA气缸的输出端与螺纹连接杆连接，螺纹连接杆的上部通过滚花螺母与第二金属轴滑动架连接；

所述第一金属轴滑动架与蜡棒夹持器基座和锁紧块连接，所述蜡棒夹持器基座和锁紧块之间形成夹持蜡棒的空间，蜡棒夹持器基座和锁紧块上设有三角牙型的螺纹孔，通过一组螺栓和手拧螺母锁紧蜡棒，所述固体的蜡棒作为涂布材料；

所述第二金属轴滑动架与垂直连接板相连，垂直连接板通过螺栓连接刮蜡板，所述刮蜡板的刃口与竖直方向的倾角为10-20°，刮蜡板的刃口经过磨圆并抛光。

2.根据权利要求1所述一种蜡丝网印刷机，其特征在于，所述水平移动机构包括横向固定板和无杆气缸，所述横向固定板固定安装在竖架上，无杆气缸的两端与横向固定板连接，无杆气缸上设有第二位置传感器，竖直移动机构通过销子与无杆气缸的连接片连接。

3.根据权利要求2所述一种蜡丝网印刷机，其特征在于，所述水平移动机构还包括第三光轴导轨和第四光轴导轨，所述第三光轴导轨和第四光轴导轨的两端与横向固定板连接，竖直移动机构与第三光轴导轨和第四光轴导轨的滑块连接。

4.根据权利要求1所述一种蜡丝网印刷机，其特征在于，所述机架底部的四角通过螺纹连接万向地脚。

Images